Ingenieria

Operaciones de Transferencia I IQ46A

Expresiones utilizadas en el cálculo de la transferencia de calor por conducción y convección.

1. Conducción
Esta forma de transferencia de calor se debeal movimiento molecular de zonas con mayor temperatura hacia otras de menor temperatura, lo que provoca que se traslade energía a las moléculas con menor movimiento. Recordemos que la temperatura esuna medida de la actividad (movimiento) molecular. Luego, el calor fluye desde zona más caliente a la más fría, y se puede transmitir a través de sólidos, líquidos y gases.
La cantidad de calortransmitida por conducción está dada por la Ley de Fourier:

Notemos que se habla de conducción en estado estacionario cuando la temperatura en cualquier punto del cuerpo no cambia en el tiempo (cte.)y la transferencia de calor también es constante. Luego:

Además, A es un área que puede cambiar si depende de la distancia (dx), por lo que se debe usar una media adecuada (Am). En el caso de unasección normal constante (ej: paredes), Am = A.

1.1 Coeficiente de Conducción
En la conducción existe el coeficiente k, coeficiente de conductividad térmica, que indica la cantidad de calor(kcal, BTU) que se transfiere por unidad de tiempo (seg, min) por grado de temperatura (ºC, ºF) por unidad de longitud (m, cm)
A mayor k, mejor conducción (menor resistencia) tendrá el material o cuerpopara transferir calor. Los metales tienen altos k, mientras en general los plásticos presentan bajos k.

1.2 Conducción en Cilindros
Considerando un cilindro de largo L y de radio interno r1 yradio externo r2, se tiene la siguiente ecuación:


1.3 Conducción en Esferas
Considerando una esfera hueca de radio interno r1 y radio externo r2, se tiene:



1.4 Conducción a través deVarios Cuerpos
Si se dispone de una serie de cuerpos diferentes (ej: 3), se tendrá que la cantidad de calor que se transmite a través de ellos permanece constante:
Q1=Q2=Q3=cte
Considerando T1 a la...